JPH1039067A - 燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】燃料集合体の高燃焼度化を図る。 【解決手段】本燃料集合体は、全格子セル数がＴ個であ
る正方格子状に配置された複数の燃料棒１０６を備え、
断面積が単位格子セルの断面積より大きな２本のウォー
ターロッド１０７と、コーナー部に配置された４本の部
分長燃料棒１０６Ａとを有しており、ウォーターロッド
１０７が占める格子セル数をＬ個としたとき、０．０６
×Ｔ＜Ｌ＜０．１×Ｔの関係を満足し、部分長燃料棒１
０６Ａの本数ＲについてＲ＜Ｌを満足し、燃料集合体を
部分長燃料棒１０６Ａ上端で軸方向に二分割したとき
の、上部領域における平均濃縮度Ｘ重量％、上部領域に
おける燃料棒の本数Ａ、部分長燃料棒１０６Ａの平均濃
縮度Ｅ重量％に関し、Ｘ−０．０２５（Ａ＋４）≧Ｅの
関係を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉に装荷
される燃料集合体に係わり、特に、高燃焼度化をめざし
た燃料集合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉に装荷される従来の一般
的な燃料集合体の縦断面図を図１０に示す。図１０にお
いて、燃料集合体は、四角筒のチャンネルボックス１
と、このチャンネルボックス１の内部に収納された燃料
バンドル２とを備えている。この燃料バンドル２は、チ
ャンネルボックス１の上下部にそれぞれはめこまれる上
部タイプレート３および下部タイプレート４と、チャン
ネルボックス１内部で軸方向に沿って間隔を置いて設置
された複数個のスペーサ５と、このスペーサ５を貫通し
タイプレート３，４に両端を固定されて正方格子状に配
置された燃料棒６及び水ロッド７（後述する図１１参
照）とから構成される。

【０００３】このような燃料集合体の水平横断面配置図
を図１１に示す。図１１において、燃料棒６は９×９の
正方格子状に配列されており、２本の太径ウォーターロ
ッド７がその中央部に配置されている。また燃料棒６の
うち、６本が部分長燃料棒６Ａとなっており、これらは
すべて、チャンネルボックス１に面する燃料棒群から中
心方向に向かって層状に１層目２層目と数えるときの、
２層目でかつ四隅コーナ部でない位置に配置されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、連続運転期間の
延長、ウラン資源の有効利用、さらに使用済み燃料発生
量の低減の観点から、燃料の高燃焼度化が進められてい
る。この高燃焼度化のためには、燃料の濃縮度を高める
必要がある。しかしながら、濃縮度を増加させると、こ
れに伴って中性子の平均エネルギーが上昇することか
ら、ボイド変化に伴う反応度変化が増大したり、あるい
は中性子スペクトルが硬くなって核分裂性燃料の有効利
用が阻害され燃料経済性が損なわれたりと云う課題が生
じる。

【０００５】このような課題に対する対応策は、燃料集
合体内の減速材割合を増大し、中性子の平均エネルギー
を低減することである。このことを以下詳細に説明す
る。すなわち、沸騰水型原子炉では、チャンネルボック
ス１の外部に制御棒や中性子検出器計装管を配置する構
成になっており、そのため燃料集合体間にはそれらの装
置が挿入されるだけの間隙が設けられている。この間隙
は飽和水で満たされているので、燃料集合体周辺部（間
隙に近い領域）の燃料棒と燃料集合体中心部の燃料棒で
は間隙の飽和水の影響が異なる。すなわち、例えば間隙
に近い燃料集合体周辺部の燃料棒は実効的には減速材対
燃料比が大きな領域となる。よって、燃料集合体の核的
な特性を決める要因である減速材対燃料比が、位置によ
り異なることになる。この減速材対燃料比は、中性子の
平均エネルギーを決定するパラメータで、その値が大き
いほど中性子平均エネルギーが低く（中性子スペクトル
がソフトに）なる。したがって、前述した反応度変化増
大・核分裂性燃料有効利用阻害という課題を解決するた
めには、減速材対燃料比を増大すればよい。

【０００６】減速材対燃料比を増大する方法には、減速
材領域あるいは減速材密度を増大する方法と、燃料を減
少する方法とがある。具体的には、大きく分けて以下の
２つとなる。 （１）沸騰水領域の増大 すなわち、燃料棒本数を減少させるか、あるいは燃料棒
径を細くする方法である。 （２）非沸騰水領域の増大 すなわち、（２−Ａ）水ロッド領域を増大させるか、あ
るいは、（２−Ｂ）ギャップ水領域を増大させる方法で
ある。

【０００７】しかし、このような対策を採用した燃料集
合体においては、（１）の方法は、燃料装荷量が減少し
て結果的に燃料経済性が損なわれ、（２−Ａ）の方法
は、（１）と同様に燃料装荷量が減少し燃料経済性が損
なわれるとともに、燃料棒の全長が減少することから線
出力密度が増大し熱的余裕が低下するという新たな課題
が生じる。また（２−Ｂ）の方法は、燃料装荷量を維持
しようとすれば冷却材の流路面積が減少して圧力損失が
増大すると云う新たな課題が発生する。

【０００８】そこで、さらに従来、これらを解決するた
めの基本的方策として、以下の２つが提唱されている。 （３）燃料集合体の格子配列数を増大し、燃料棒本数を
増加させる方法 この方法を用いると、平均線出力密度を減少させ、また
伝熱面積を増大して、熱的余裕を高めることができる。

【０００９】（４）燃料棒有効長が異なる燃料棒で燃料
集合体を構成する方法 この方法は、例えば特開昭５２−５０４９８号公報に記
載されており、摩擦圧損が大きな二層流部（炉心上部）
の流路面積を増大することにより、平均線出力密度は減
少させるとともに、燃料装荷量を減少することなく圧力
損失を低減できる。よってすなわち、（３）（４）の対
策を併用した燃料集合体に対し、上記（１）若しくは
（２）の方法を採用すれば、燃料装荷量の減少で燃料経
済性が損なわれるのを抑制し、線出力密度の増加で熱的
余裕が低下するのを抑制し、かつ圧力損失の増大を抑制
し、高燃焼度化に適した燃料集合体を実現できることと
なる。

【００１０】ここにおいて、これら（３）（４）と
（１）（又は（２））とを組み合わせた高燃焼度化に好
適な燃料集合体は、現行炉心にバックフィトすることを
考えれば、熱的余裕や炉停止余裕を損うことなく、ボイ
ド反応度係数等の反応度や圧力損失を現行の燃料集合体
のそれと同等にすることが望ましい。しかしながら、熱
的余裕増大のため燃料格子配列数を増加する上記方策
（３）は、燃料配列に対する自由度が増大する反面、濡
れ縁長さが増大することによる圧力損失が増大するとと
もに、燃料棒外径が減少し燃料棒の時定数が増大するの
で安定性が厳しくなるという新たな課題が生ずる。そし
てこれを解決するために、ボイド反応度係数の絶対値
を、現行の燃料集合体より小さくしなければならず、結
果的に反応度特性の低下を抑制するのが困難となる。ま
た結局、熱的余裕増大のために部分長燃料棒を用いる上
記方策（４）においては、その本数が増加するほど燃料
装荷量を減少することとなり、また減速材対燃料比を増
大させるために水ロッド領域を増大させる（２−Ａ）に
おいても、その領域が増大するほど燃料装荷量を減少す
ることとなり、よって、いずれも燃料経済性を十分向上
するのが困難となる。一方、高燃焼度燃料集合体の開発
に際し、反応度制御性を向上する観点から、以下のもの
が提唱されている。 （５）非沸騰水領域（水ロッドあるいはギャップ水領
域）と部分長燃料棒を隣接させる方法 すなわち、この構成によって中性子減速効果を促進し、
ボイド反応度係数の低減および運転時と冷温時の反応度
差低減を図るものである。このような公知技術例として
は、例えば、特開昭６４−８８２９２号公報に開示され
ているように水ロッドと部分長燃料棒を隣接させる方法
や、特開昭６２−２７６４９３号公報及び特開昭６４−
３１０８９号公報に開示されているように、集合体最外
層に部分長燃料棒を配置させる方法や、特開昭６４−２
３１９５号公報に開示されているように、部分長燃料棒
を直線上に隣接させる方法がある。しかしながら、これ
らの方法は、水ロッド領域や部分長燃料棒本数を最小に
抑え燃料装荷量の減少を十分に抑制することで燃料経済
性を十分に向上することや、軸方向の出力分布平坦化に
より熱的余裕の低下を十分に抑制することに配慮が払わ
れていなかった。

【００１１】すなわち、従来提唱されていたような、
（３）（４）と（１）（又は（２））とを組み合わせた
構成、若しくは、（５）の構成では、燃料経済性の十分
な向上、反応度特性の十分な向上、熱的余裕の十分な向
上をすべて図るのが困難であった。

【００１２】本発明の目的は、高燃焼度化を目指した燃
料集合体において、燃料装荷量の減少を十分抑制すると
ともに核分裂性燃料の有効利用を図ることにより燃料経
済性を十分に向上し、また反応度特性の低下を十分抑制
し、さらに熱的余裕の低下を十分に抑制しつつ、高燃焼
度化を図ることができる構成を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、全格子セル数がＴ個である正方格
子状に配置された複数の燃料棒を備え、軽水を冷却材と
する原子炉の炉心に装荷される燃料集合体において、断
面積が単位格子セルの断面積より大きな少なくとも１本
の中性子減速棒と、燃料有効長が他の燃料棒より短い少
なくとも１本の部分長燃料棒を有し、前記中性子減速棒
が占める格子セル数をＬ個としたとき、０．０６×Ｔ＜
Ｌ＜０．１×Ｔの関係を満足し、かつ、前記部分長燃料
棒の本数をＲ本としたとき、Ｒ＜Ｌの関係を満足し、か
つ、前記燃料集合体を前記部分長燃料棒上端で軸方向に
二分割したときの、上部領域における平均濃縮度をＸ重
量％、該上部領域における燃料棒の本数をＡ、前記部分
長燃料棒の平均濃縮度をＥ重量％としたとき、Ｘ−０．
０２５（Ａ＋４）≧Ｅの関係を満足することを特徴とす
る燃料集合体が提供される。すなわち、高燃焼度燃料体
を設計する際には、反応度特性の低下を抑制しつつ、燃
料装荷量を最大にするためには、チャンネルボックス内
の減速材領域、すなわち非沸騰水領域（中性子減速棒
領域）及び沸騰水領域（部分長燃料棒本数）を最小に
する必要がある。第１に、減速材領域増大が反応度制御
性へ及ぼす効果に関しては、非沸騰水領域の増加ととも
に、ギャップ水領域のほうが水ロッド領域よりもボイド
反応度係数の値がより大きく低下しており、反応度制御
性の向上には、チャンネルボックスに面した燃料集合体
外側のギャップ水領域で減速材を増加することが効果的
である。第２に、減速材領域増大が燃料経済性へ及ぼす
効果に関しては、非沸騰水領域の増加とともに、ギャッ
プ水領域の中性子無限増倍率は一貫して減少して行く
が、水ロッド領域の中性子無限増倍率は、緩やかに増加
→ほぼ一定→減少という挙動となる。これは、減速材に
よる熱中性子吸収効果減少・減速効果支配的→両者均衡
→熱中性子吸収効果支配的・減速効果減少となるからで
ある。いずれにしても、すべての領域において、水ロッ
ド領域の中性子無限増倍率は、ギャップ水領域の中性子
無限増倍率を上回り、燃料経済性の向上には効果的であ
る。したがって、減速材領域の領域の最小化を図りたい
観点からは、減速材領域は最も有利な点にのみ配置すべ
きであるから、水ロッドは、燃料経済性の向上の感度を
有する範囲、 ０．０６×Ｔ＜Ｌ＜０．１×Ｔ が有効である。

【００１４】第３に、部分長燃料棒の配置位置が反応度
制御性へ及ぼす効果に関しては、ボイド反応度係数低減
の感度は、チャンネルボックスに面した燃料集合体の
最外層（１層目）のコーナ部燃料、以外のチャンネ
ルボックスに面した燃料集合体の最外層（１層目）燃
料、水ロッドに隣接した燃料集合体の内側領域の燃
料、チャンネルボックスにも水ロッドにも隣接しない
燃料の順である。ボイド反応度係数改善効果の感度が水
ロッドより大きい位置は燃料集合体最外層（特にコーナ
ー部４本）であるが、この場合、燃料経済性を低下させ
この点からは不利である。したがって、部分長燃料棒の
採用の際は、燃料経済性の低下を少しでも低減しつつボ
イド反応度係数改善効果を得る観点から、部分長燃料棒
の本数Ｒが水ロッド（中性子減速材）が占める格子セル
数Ｌよりも小さい、すなわち、 Ｒ＜Ｌ とするのが有効である。またこのとき、部分長燃料棒
は、水ロッドよりボイド反応度係数改善の感度が大き
い、コーナー部に配置されるのが好ましい。

【００１５】第４に、部分長燃料棒配置による熱的余裕
向上効果に関しては、軸方向の出力分布の平坦化により
熱的余裕向上を図るには、上下領域の濃縮度差を０．１
ｗｔ％以上とする必要があることから、上部領域の平均
濃縮度及び燃料棒本数をそれぞれＸ（％）及びＡ
（本）、コーナ部の４本の部分長燃料棒の平均濃縮度を
Ｅ（％）とすると、 Ｘ−０．０２５（Ａ＋４）≧Ｅ とするのが有効である。

【００１６】好ましくは、前記燃料集合体において、前
記正方格子状配列を、前記チャンネルボックスに面する
燃料棒群から中心方向に向かって層状に１層目２層目と
数えるとき、１層目のみに前記部分長燃料棒が配置さ
れ、２層目以上の層に前記中性子減速棒が配置されるこ
とを特徴とする燃料集合体が提供される。

【００１７】さらに好ましくは、前記燃料集合体におい
て、前記部分長燃料棒は、前記正方格子状配列の四隅に
それぞれ配置されていることを特徴とする燃料集合体が
提供される。

【００１８】また好ましくは、前記燃料集合体におい
て、前記部分長燃料棒に隣接する燃料棒は、すべて可燃
性吸収物質を含まない燃料棒であることを特徴とする燃
料集合体が提供される。すなわち、運転サイクルを通じ
て部分長燃料棒の出力は大きく変動しないことから、こ
の部分長燃料棒に隣接する燃料棒を、可燃性吸収物質を
有しない通常燃料棒とすることにより、さらに良好な効
果を得ることができる。

【００１９】また好ましくは、前記燃料集合体におい
て、前記上部領域における平均濃縮度Ｘが４重量％以上
であり、かつ、前記部分長燃料棒の少なくとも一部は、
前記正方格子状配列における、四隅及び該四隅に隣接す
る位置に配置されていることを特徴とする燃料集合体が
提供される。すなわち、部分長燃料棒の効果は燃料集合
体平均の平均中性子エネルギーが高い領域で大きいこと
から、断面平均の核分裂性濃縮度が４ｗｔ％以上の高燃
焼度燃料集合体で部分長燃料棒を用いることで、特に有
効となる。

【００２０】さらに好ましくは、前記燃料集合体におい
て、前記部分長燃料棒に隣接しかつ前記正方格子状配列
の１層目に配置される前記他の燃料棒を上下で軸方向に
２分割したとき、上部領域より下部領域の平均濃縮度が
高くなっていることを特徴とする燃料集合体が提供され
る。これにより、部分長燃料棒に隣接する他の燃料棒の
局所出力ピーキングを抑制することができる。

【００２１】また好ましくは、上記燃料集合体におい
て、前記燃料棒に充填されている核燃料物質は、ウラン
酸化物及びウラン・プルトニウム混合酸化物のうち少な
くとも一方であることを特徴とする燃料集合体が提供さ
れる。

【００２２】また好ましくは、上記燃料集合体におい
て、前記部分長燃料棒の燃料有効長は、前記他の燃料棒
の有効長の１／２以上３／４以下であることを特徴とす
る燃料集合体が提供される。すなわち、部分長燃料棒の
効果は燃料集合体平均の平均中性子エネルギーが高い領
域、つまりボイド反応度率が高い領域で大きい。そこ
で、部分長燃料棒の有効長を、他の燃料棒の有効長の１
／２以上３／４以下とすることにより、その上部水領域
を、ボイド反応度率の高い他の燃料棒の有効長上端から
１／４以上１／２以下とすることができるので、特に有
効となる。

【００２３】また好ましくは、上記燃料集合体におい
て、前記中性子減速棒は水ロッドであることを特徴とす
る燃料集合体が提供される。

【００２４】また好ましくは、上記燃料集合体におい
て、前記正方格子状配列は、９×９配列より格子数の多
い配列であることを特徴とする燃料集合体が提供され
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を、図
１〜図５により説明する。本実施形態による燃料集合体
の水平横断面配置図を図１に示す。図１に示す燃料集合
体は、９×９の正方格子状に配列された燃料棒１０６
と、中央部の２本の太径ウォーターロッド１０７と、こ
れら燃料棒１０６（各棒に付された番号については後
述）及びウォーターロッド１０７を取り囲むチャンネル
ボックス１０５とから構成されている。

【００２６】全格子セル数Ｔ＝８１のうち、ウォーター
ロッド１０７は、断面積が単位格子セルの断面積より大
きく、その占める格子セル数Ｌ＝７（すなわち燃料棒１
０６の７本分の格子セル）であり、その全格子セル数に
対する割合Ｌ／Ｔ＝０．０８６となっている。各燃料棒
１０６及び部分長燃料棒１０６Ａに付された番号は濃縮
度による区別を示している。各燃料棒（番号１〜７）の
濃縮度を図２に示す。図示されるように、部分長でない
通常長さの燃料棒（番号１〜７）の、有効長上端から２
／２４までの部分及び有効長下端から１／２４までの部
分には、濃縮度０．７１１ｗｔ％の天然ウランが充填さ
れている。そしてこの両端を除く中間部である、有効長
の２１／２４の部分の、燃料棒１０６（番号１）、燃料
棒１０６（番号２）、燃料棒１０６（番号３）、燃料棒
１０６（番号４）、燃料棒１０６（番号５）、燃料棒１
０６（番号７）の濃縮度はそれぞれ、４．９ｗｔ％、
４．９ｗｔ％、４．５ｗｔ％、４．１ｗｔ％、３．４ｗ
ｔ％、４．１ｗｔ％となっている。また燃料棒１０６Ａ
（番号６）は、下端より有効長の１／２４の高さ位置か
ら、下端より有効長１５／２４の高さ位置までの部分ま
でしかない部分長燃料棒であり、その濃縮度は２．５ｗ
ｔ％となっている。さらに燃料棒（番号７）には、可燃
性吸収物質であるガドリニアが添加されており、その濃
度は、４．０ｗｔ％となっている。なお、部分長燃料棒
１０６Ａの本数Ｒ＝４となっており、これらはいずれも
正方格子の四隅コーナ部に配置されている。

【００２７】上記の構成において、Ｌ／Ｔ＝０．０８６
であることから、０．０６×Ｔ＜Ｌ＜０．１×Ｔを満足
しており、Ｒ＝４、Ｌ＝７であるから、Ｒ＜Ｌを満足し
ており、かつ、また燃料集合体を部分長燃料棒１０６Ａ
上端で軸方向に二分割したときの、上部領域における平
均濃縮度Ｘ＝４．４０ｗｔ％であり、その上部領域にお
ける燃料棒の本数Ａ＝７０本であり、部分長燃料棒の平
均濃縮度Ｅ＝２．５ｗｔ％であり、Ｘ−０．０２５（Ａ
＋４）＝２．５５≧Ｅを満足している。

【００２８】次に、本実施形態の作用効果を以下に説明
する。高燃焼度燃料体を設計する際に、反応度特性の低
下（すなわちボイド反応度係数の増大や炉停止余裕の減
少）を抑制しつつ、燃料装荷量を最大にするためには、
チャンネルボックス内の減速材領域、すなわち非沸騰
水領域（中性子減速棒領域）及び沸騰水領域（部分長
燃料棒本数）を最小にする必要がある。すなわち、中性
子減速効果への影響が大きい領域のみに中性子減速棒、
あるいは部分長燃料棒を配置することが必要である。ま
たの最小化は、燃料集合体内径方向の熱中性子束分布
を平坦化する効果もあり、燃料経済性への影響も考慮す
る必要がある。またの最小化は、部分長燃料棒の上端
で軸方向に二分割した場合、その上下で平均濃縮度や、
局所出力ピーキング分布が異なる効果も考慮する必要が
ある。

【００２９】以上のことを踏まえ、本願発明者等は、以
下のような検討を行った。 （１）減速材領域増大が反応度制御性へ及ぼす効果 まず、反応度制御性（ボイド率の変化や運転状態から冷
温状態への変化に伴う反応度変化の減少）に対する減速
材領域増大の効果を解析比較検討した。これを図３に示
す。図３は、一般的な正方格子配列燃料集合体におい
て、燃料装荷量を一定とし、水ロッド領域（燃料集合体
中心部）を増大させた場合とギャップ水領域（燃料集合
体周辺部）を増大させた場合とで、ボイド反応度係数の
変化を比較して示したものである。横軸には非沸騰水領
域の増加分（ｃｍ²）をとり、縦軸にはボイド反応度係
数の値を相対値として表したものをとっている。図３に
示されるように、非沸騰水領域の増加とともに、ギャッ
プ水領域のほうが水ロッド領域よりもボイド反応度係数
の値がより大きく低下しており、反応度制御性の向上に
は、チャンネルボックスに面した燃料集合体外側のギャ
ップ水領域で減速材を増加することが効果的（感度が高
い）であることが分かる。 （２）減速材領域増大が燃料経済性へ及ぼす効果 次に、減速材領域増大が燃料経済性へ及ぼす効果を解析
比較検討した。これを図４に示す。図４は、一般的な正
方格子配列燃料集合体において、燃料装荷量を一定と
し、水ロッド領域（燃料集合体中心部）を増大させた場
合とギッャプ水領域（燃料集合体周辺部）を増大させた
場合とで、反応度の変化を比較して示したものである。
横軸には非沸騰水領域の増加分（ｃｍ²）、及び全格子
セル数Ｔ（個）中に占める水ロッド格子セル数Ｌ（個）
の割合（％）をとり、縦軸には中性子無限増倍率の差
（％Δｋ／ｋ）をとっている。図４に示されるように、
非沸騰水領域の増加とともに、ギャップ水領域の中性子
無限増倍率は一貫して減少して行く。これに対して、水
ロッド領域の中性子無限増倍率は、Ｌ／Ｔ≦６％（非沸
騰水領域の増加分≦６ｃｍ²）では緩やかに増加する。
これは、熱中性子束分布の平坦化により、減速材による
熱中性子吸収効果が減少し減速効果の方が支配的になる
からである。そしてその後、６％＜Ｌ／Ｔ＜１０％（６
ｃｍ²＜非沸騰水領域の増加分＜１２ｃｍ²）でほぼ一定
となり、Ｌ／Ｔ≧６％（非沸騰水領域の増加分≧１２ｃ
ｍ²）では、逆に減速材による熱中性子吸収効果の方が
支配的になり、中性子無限増倍率は減少するようにな
る。いずれにしても、すべての領域において、水ロッド
領域の中性子無限増倍率は、ギャップ水領域の中性子無
限増倍率を上回り、燃料を有効に使用していることが分
かる。すなわち、燃料経済性の向上には、チャンネルボ
ックスに面した燃料集合体の外側領域より、燃料集合体
の内側領域の方が効果的（感度が高い）であることが分
かる。 （３）水ロッドを配置すべき領域 以上（１）（２）より、減速材領域を増大させる際に、
ギャップ水領域の増大は反応度制御性の向上に有利であ
り、水ロッド領域の増大は燃料経済性の向上に有利であ
ることがわかる。

【００３０】したがって、減速材領域の領域の最小化を
図りたい観点からは、減速材領域は最も有利な点にのみ
配置すべきであるから、水ロッドは、燃料経済性の向上
の感度を有する範囲、すなわち、上記した、 ６％＜Ｌ／Ｔ＜１０％ で使用するのが得策である。これをさらに変形すると、 ０．０６×Ｔ＜Ｌ＜０．１×Ｔ … （式１） となる。

【００３１】（４）部分長燃料棒の配置位置が反応度制
御性へ及ぼす効果 一方、減速材領域である沸騰水領域を増大させる手段と
して、部分長燃料棒を用いる構成がある。本願発明者等
は、次に、この部分長燃料棒の配置位置が反応度制御性
に及ぼす効果を解析比較検討した。これを図５に示す。
図５は、一般的な正方格子配列燃料集合体において、燃
料装荷量を一定とし、部分長燃料棒の位置による、部分
長燃料棒より上部断面でのボイド反応度係数の変化を比
較して示したものである。部分長燃料棒の配置位置とし
ては、チャンネルボックスに面した燃料集合体正方格子
の最外層（１層目）コーナー部、最外層のうちコーナー
でない部分（中間部）、燃料集合体の内側領域で水ロッ
ドに隣接する位置、チャンネルボックスにも水ロッドに
も隣接しない燃料集合体正方格子の２〜３層目部分、の
４つをとり、縦軸には部分長燃料棒１本あたりのボイド
反応度係数低減効果（％）をとって表した。図５に示さ
れるように、ボイド反応度係数低減の感度は、チャン
ネルボックスに面した燃料集合体の最外層（１層目）の
コーナ部燃料、以外のチャンネルボックスに面した
燃料集合体の最外層（１層目）燃料、水ロッドに隣接
した燃料集合体の内側領域の燃料、チャンネルボック
スにも水ロッドにも隣接しない燃料の順であることがわ
かる。これは、（１）（２）で前述した非沸騰水領域の
局在化と同様に、減速材領域を局在化する（水ロッドと
部分長燃料棒の隣接する）ことが反応度制御に効果があ
ることを示している。この効果は、水素対重金属原子数
比（Ｈ／Ｕ）が小さく、中性子減速効果の感度が高い炉
心上部領域（高ボイド率領域）で著しい。

【００３２】（５）部分長燃料棒を配置すべき本数及び
領域 このように、以上より、減速材領域を増大させる際に、
部分長燃料棒を使用するとボイド反応度係数改善効果を
得ることができるが、その改善効果の感度が水ロッドよ
り大きい位置は燃料集合体最外層である。特に、水ロッ
ドに比べ２倍以上の感度となるのはコーナー部の４本と
なる。しかしながら、コーナー部を含む最外層に部分長
燃料棒を使用する場合には、使用することによる中性子
無限増倍率の差の挙動は、図４に示した「ギャップ水領
域」の挙動とほぼ等しくなり、燃料経済性を低下させる
特性を持つのでこの点からは不利である。これに対し
て、水ロッドは、前述したように、中性子束分布の平坦
化によって燃料経済性を向上させつつ、ボイド反応度係
数を低減する特性を持つ。したがって、部分長燃料棒の
採用の際は、燃料経済性の低下を少しでも低減しつつボ
イド反応度係数改善効果を得る観点から、部分長燃料棒
の本数Ｒが水ロッド（中性子減速材）が占める格子セル
数Ｌよりも小さい、すなわち、 Ｒ＜Ｌ … （式２） である必要がある。またこのとき、部分長燃料棒は、水
ロッドよりボイド反応度係数改善の感度が大きい、コー
ナー部に配置されるのが好ましい。

【００３３】（６）部分長燃料棒配置による熱的余裕向
上効果 また、部分長燃料棒の配置により、燃料集合体を部分長
燃料棒上端で軸方向に二分割した時、上部領域と下部領
域の平均濃縮度を最適化して軸方向の出力分布の平坦化
が達成でき、熱的余裕を向上できる効果がある。前述の
ように、水ロッドに比べボイド反応度係数改善の感度が
大きな部分長燃料棒配置位置はコーナ部の４本である。
ここで、軸方向の出力分布の平坦化には、上下領域の濃
縮度差を０．１ｗｔ％以上とする必要があることから、
この条件は、上部領域の平均濃縮度及び燃料棒本数をそ
れぞれＸ（％）及びＡ（本）、部分長燃料棒の平均濃縮
度をＥ（％）とすると、 Ｘ−（ＡＸ＋４Ｅ）／（Ａ＋４）≧０．１ で表されることとなり、これをさらに変形すると、 Ｘ−０．０２５（Ａ＋４）≧Ｅ … （式３） となる。

【００３４】ここにおいて、本実施形態による燃料集合
体は、Ｌ／Ｔ＝０．０８６であることから、（式１）の
０．０６×Ｔ＜Ｌ＜０．１×Ｔを満足しており、またＲ
＝４、Ｌ＝７であるから、（式２）のＲ＜Ｌを満足して
おり、さらにＸ−０．０２５（Ａ＋４）＝２．５５≧Ｅ
であるから（式３）を満足している。

【００３５】以上説明したように、本実施形態の燃料集
合体によれば、（式１）（式２）（式３）のすべてを満
足するので、高燃焼度化を図る構成において、反応度特
性の低下を十分抑制しかつ熱的余裕の低下を十分に抑制
しつつ、燃料経済性を十分に向上することができる。ま
た、運転サイクルを通じて部分長燃料棒１０６Ａの出力
は大きく変動しないが、本実施形態ではこの部分長燃料
棒１０６Ａに隣接する燃料棒１０６（番号５）を、可燃
性吸収物質を有しない通常の燃料棒としているので、さ
らに良好な上記の効果を得ることができる。さらに、部
分長燃料棒１０６Ａの効果は燃料集合体平均の平均中性
子エネルギーが高い領域で特に大きいが、本実施形態で
は、部分長燃料棒１０６Ａの上方が、断面平均の核分裂
性濃縮度が４．４ｗｔ％（≧４ｗｔ％）という高い領域
となっているので、部分長燃料棒を特に有効に用いるこ
とができる。また同様に、部分長燃料棒１０６Ａの効果
はボイド反応度率が高い領域でも大きいが、本実施形態
では、部分長燃料棒１０６Ａの有効長を、他の通常燃料
棒１０６の有効長の１／２以上３／４以下とするので、
その上部水領域を、ボイド反応度率の高い燃料棒１０６
の有効長上端から１／４以上１／２以下とすることがで
きる。よってこれによっても、部分長燃料棒を特に有効
に用いることができる。したがって。以上の各効果によ
り、本実施形態の燃料集合体は、具体的には、ボイド反
応度係数、炉停止余裕を図１１に示した従来の燃料集合
体と同程度としつつ、かつ燃料装荷量（インベントリ
ー）を約２％増大しつつ、取出平均燃焼度を約１０％増
加させることができた。

【００３６】本発明の第２の実施形態を図６により説明
する。本実施形態は、各燃料棒における濃縮度分布が異
なる場合の実施形態である。第１の実施形態と同等の部
材には同一の符号を付す。本実施形態は、９×９格子の
ウラン燃料集合体構成として、第１の実施形態と同じ図
１に示した燃料集合体を用いており、その点では同様の
構成である。すなわち、９×９の格子状に配列された燃
料棒１０６と、中央部の２本の太径ウォーターロッド１
０７と、これら燃料棒１０６及びウォーターロッド１０
７を取り囲むチャンネルボックス１０５とを備えてお
り、かつ水ロッド１０７の格子セル数Ｌ＝７であってＬ
／Ｔ＝０．０８６であり、部分長燃料棒１０６Ａの本数
Ｒ＝４で、すべてコーナー部に配置されている。

【００３７】本実施形態が第１の実施形態と相違する点
は、各燃料棒の濃縮度分布である。これを図６に示す。
図６において、部分長でない通常長さの燃料棒（番号１
〜５及び７）の、有効長上端から２／２４までの部分及
び有効長下端から１／２４までの部分には、濃縮度０．
７１１ｗｔ％の天然ウランが充填されている。そしてこ
の両端を除く中間部（有効長の２１／２４の部分）の濃
縮度分布は、各燃料棒（番号１〜５及び７）によって異
なっている。

【００３８】すなわち、燃料棒１０６（番号１）は、こ
の中間部全域の濃縮度が４．９ｗｔ％となっており、燃
料棒１０６（番号２）は、燃料棒下端から有効長の８／
２４の位置を境にしてそれより上部の濃縮度が４．９ｗ
ｔ％、下部の濃縮度が４．５ｗｔ％となっており、燃料
棒１０６（番号３）は、中間部全域の濃縮度が４．５ｗ
ｔ％となっており、燃料棒１０６（番号４）は、燃料棒
下端から有効長の１５／２４の位置を境にしてそれより
上部の濃縮度が３．４ｗｔ％、下部の濃縮度が４．１５
ｗｔ％となっており、燃料棒１０６（番号５）は、燃料
棒下端から有効長の１５／２４の位置を境にしてそれよ
り上部の濃縮度が３．０ｗｔ％、下部の濃縮度が３．４
ｗｔ％となっており、燃料棒１０６（番号７）の濃縮度
は、中間部全域の濃縮度が４．１ｗｔ％となっている。
また燃料棒１０６Ａ（番号６）は、下端より有効長の１
／２４の高さ位置から、下端より有効長１５／２４の高
さ位置までの部分までしかない部分長燃料棒であり、そ
の濃縮度は２．４ｗｔ％となっている。さらに燃料棒
（番号７）には、可燃性吸収物質であるガドリニアが添
加されており、その濃度は、燃料棒下端から有効長の８
／２４の位置を境にしてそれより上部の濃度が３．５ｗ
ｔ％、下部の濃度が４．０ｗｔ％となっている。

【００３９】なお、上記構成において、第１の実施形態
同様、Ｌ／Ｔ＝０．０８６であることから、０．０６×
Ｔ＜Ｌ＜０．１×Ｔを満足しており、Ｒ＝４、Ｌ＝７で
あるから、Ｒ＜Ｌを満足している。また、燃料集合体を
部分長燃料棒１０６Ａ上端で軸方向に二分割したとき
の、上部領域における平均濃縮度Ｘ＝４．２７ｗｔ％で
あり、その上部領域における燃料棒の本数Ａ＝７０本で
あり、部分長燃料棒の平均濃縮度Ｅ＝２．４ｗｔ％であ
り、Ｘ−０．０２５（Ａ＋４）＝２．４２≧Ｅを満足し
ている。

【００４０】本実施形態によっても、第１の実施形態に
おいて説明した（式１）（式２）（式３）をすべて満足
するので、第１の実施形態と同様に、高燃焼度化を図る
構成において、反応度特性の低下を十分抑制しかつ熱的
余裕の低下を十分に抑制しつつ、燃料経済性を十分に向
上することができる。またこれに加え、燃料棒１０６
（番号２）、燃料棒１０６（番号４）、燃料棒１０６
（番号５）に軸方向の濃縮度分布がついているので、第
１の実施形態に比べ平均濃縮度は低下するものの、局所
出力ピーキング、軸方向出力ピーキングを改善できると
いう効果が得られる。特に、部分長燃料棒１０６Ａ（番
号６）に隣接しかつ正方格子状配列の１層目に配置され
る燃料棒１０６（番号５）を上下で軸方向に２分割した
とき、上部領域の平均濃縮度（＝３．０ｗｔ％）より下
部領域の平均濃縮度（＝３．４ｗｔ％）が高くなってい
るので、燃料棒１０６（番号５）の局所出力ピーキング
を抑制することができる。

【００４１】本発明の第３の実施形態を図７により説明
する。本実施形態は、正方格子状配列を、９×９でなく
１０×１０にした場合の実施形態である。本実施形態に
よる燃料集合体の水平横断面配置図を図７に示す。図７
に示す燃料集合体は、１０×１０の正方格子状に配列さ
れた燃料棒３０６と、中央部の１本の角状ウォーターロ
ッド３０７と、これら燃料棒３０６（各棒に付された番
号については後述）及びウォーターロッド３０７を取り
囲むチャンネルボックス３０５とから構成されている。

【００４２】全格子セル数Ｔ＝１００のうち、ウォータ
ーロッド３０７の占める格子セル数Ｌ＝９（すなわち燃
料棒３０６の９本分の格子セル）であり、その全格子セ
ル数に対する割合Ｌ／Ｔ＝０．０９となっている。各燃
料棒３０６及び部分長燃料棒３０６Ａに付された番号は
濃縮度による区別を示している。各燃料棒（番号１〜
６）の濃縮度に関しては、まず、第１の実施形態と同
様、部分長でない通常長さの燃料棒３０６（番号１〜
５）の、有効長上端から２／２４までの部分及び有効長
下端から１／２４までの部分には、濃縮度０．７１１ｗ
ｔ％の天然ウランが充填されている。そしてこの両端を
除く中間部である、有効長の２１／２４の部分の、燃料
棒３０６（番号１）、燃料棒３０６（番号２）、燃料棒
３０６（番号３）、燃料棒３０６（番号４）、燃料棒３
０６（番号５）の濃縮度はそれぞれ、４．９ｗｔ％、
４．５ｗｔ％、４．１ｗｔ％、４．１ｗｔ％、３．４ｗ
ｔ％、となっている。また燃料棒３０６Ａ（番号６）
は、下端より有効長の１／２４の高さ位置から、下端よ
り有効長１５／２４の高さ位置までの部分までしかない
部分長燃料棒であり、その濃縮度は２．０ｗｔ％となっ
ている。

【００４３】なお、部分長燃料棒３０６Ａの本数Ｒ＝４
となっており、これらはいずれも正方格子の四隅コーナ
部に配置されている。

【００４４】上記構成において、Ｌ／Ｔ＝０．０９であ
ることから、０．０６×Ｔ＜Ｌ＜０．１×Ｔを満足して
おり、Ｒ＝４、Ｌ＝９であるから、Ｒ＜Ｌを満足してお
り、かつ、また燃料集合体を部分長燃料棒３０６Ａ上端
で軸方向に二分割したときの、上部領域における平均濃
縮度はＸ＝４．３４ｗｔ％、その上部領域における燃料
棒の本数Ａ＝８７本となり、部分長燃料棒の平均濃縮度
Ｅ＝２．０ｗｔ％であることから、Ｘ−０．０２５（Ａ
＋４）＝２．１≧Ｅを満足している。

【００４５】本実施形態によっても、第１の実施形態に
おいて説明した（式１）（式２）（式３）をすべて満足
するので、第１及び第２の実施形態と同様に、高燃焼度
化を図る構成において、反応度特性の低下を十分抑制し
かつ熱的余裕の低下を十分に抑制しつつ、燃料経済性を
十分に向上することができる。また、第１及び第２の実
施形態に比べて圧力損失が増大し燃料装荷量が若干減少
するものの、平均線出力密度をさらに低減できるという
効果がある。

【００４６】本発明の第４の実施形態を図８により説明
する。本実施形態は、第３の実施形態におけるウォータ
ーロッドを太径ウォーターロッドに置き換えた場合の実
施形態である。第３の実施形態と同等の部材には同一の
符号を付す。本実施形態の燃料集合体の水平横断面配置
図を図８に示す。図８において、本実施形態の燃料集合
体は、１０×１０の正方格子状に配列された燃料棒３０
６と、中央部の２本の太径ウォーターロッド４０７と、
これら燃料棒３０６（各棒に付された番号については後
述）及びウォーターロッド４０７を取り囲むチャンネル
ボックスから構成されている。

【００４７】全格子セル数Ｔ＝１００のうち、ウォータ
ーロッド４０７の占める格子セル数Ｌ＝８（すなわち燃
料棒３０６の８本分の格子セル）であり、その全格子セ
ル数に対する割合Ｌ／Ｔ＝０．０８となっている。各燃
料棒３０６及び部分長燃料棒３０６Ａに付された番号
は、第３の実施形態対と同様であるので、説明を省略す
る。また部分長燃料棒３０６Ａの本数Ｒ＝４となってお
り、これらはいずれも正方格子の四隅コーナ部に配置さ
れている。

【００４８】上記構成において、Ｌ／Ｔ＝０．０８であ
ることから、０．０６×Ｔ＜Ｌ＜０．１×Ｔを満足して
おり、Ｒ＝４、Ｌ＝８であるから、Ｒ＜Ｌを満足してお
り、かつ、また燃料集合体を部分長燃料棒３０６Ａ上端
で軸方向に二分割したときの、上部領域における平均濃
縮度はＸ＝４．３９ｗｔ％、その上部領域における燃料
棒の本数Ａ＝８８本となり、部分長燃料棒の平均濃縮度
Ｅ＝２．０ｗｔ％であることから、Ｘ−０．０２５（Ａ
＋４）＝２．０９≧Ｅを満足している。本実施形態によ
っても、第３の実施形態と同様の効果を得る。

【００４９】本発明の第５の実施形態を図９により説明
する。本実施形態は、ＭＯＸ燃料集合体に適用した場合
の実施形態である。本実施形態による燃料集合体の水平
横断面配置図を図９に示す。図９に示す燃料集合体は、
９×９の正方格子状に配列され、ウラン酸化物若しくは
ウラン・プルトニウム酸化物が充填された燃料棒５０６
（各棒に付された番号については後述）と、中央部の２
本の太径ウォーターロッド５０７と、これら燃料棒５０
６及びウォーターロッド５０７を取り囲むチャンネルボ
ックス５０５とから構成されている。

【００５０】全格子セル数Ｔ＝８１のうち、ウォーター
ロッド５０７の占める格子セル数Ｌ＝７（すなわち燃料
５１０６の７本分の格子セル）であり、その全格子セル
数に対する割合Ｌ／Ｔ＝０．０８６となっている。各燃
料棒５０６及び部分長燃料棒５０６Ａに付された番号は
富化度による区別を示している。部分長でない各燃料棒
５０６のうち燃料棒５０６（番号１〜３）はウラン酸化
物・プルトニウム酸化物が混合充填されたＭＯＸ燃料棒
であり、燃料棒５０６（番号５）は濃縮ウランが充填さ
れた燃料棒である。燃料棒５０６（番号１）、燃料棒５
０６（番号２）、燃料棒５０６（番号３）のＰｕｆ富化
度はそれぞれ、５．４、２．８、２．１であり、燃料棒
５０６（番号５）の濃縮ウラン富化度は４．９ｗｔ％と
なっている。また燃料棒５０６Ａ（番号４）は、下端よ
り有効長の１／２４の高さ位置から、下端より有効長１
５／２４の高さ位置までの部分までしかない部分長燃料
棒であり、そのＰｕｆ富化度１．１となっている。さら
に燃料棒５０６（番号５）には、可燃性吸収物質である
ガドリニアが添加されている。なお、部分長燃料棒５０
６Ａの本数Ｒ＝４となっており、これらはいずれも正方
格子の四隅コーナ部に配置されている。また、上記ＭＯ
Ｘ燃料として、使用済燃料から取り出されたプルトニウ
ムや回収ウランを用いてもよい。

【００５１】上記の構成において、Ｌ／Ｔ＝０．０８６
であることから、０．０６×Ｔ＜Ｌ＜０．１×Ｔを満足
しており、Ｒ＝４、Ｌ＝７であるから、Ｒ＜Ｌを満足し
ており、かつ、また燃料集合体を部分長燃料棒５０６Ａ
上端で軸方向に二分割したときの、上部領域における平
均濃縮度Ｘ＝４．３２ｗｔ％であり、その上部領域にお
ける燃料棒の本数Ａ＝７０本であり、部分長燃料棒の平
均濃縮度Ｅ＝１．１ｗｔ％であり、Ｘ−０．０２５（Ａ
＋４）＝２．４７≧Ｅを満足している。

【００５２】本実施形態によっても、第１の実施形態に
おいて説明した（式１）（式２）（式３）をすべて満足
するので、第１の実施形態と同様、高燃焼度化を図る構
成において、反応度特性の低下を十分抑制しかつ熱的余
裕の低下を十分に抑制しつつ、燃料経済性を十分に向上
することができる。具体的には、ボイド反応度係数、炉
停止余裕を図１１に示す従来の燃料集合体と同程度とし
つつ、ＭＯＸ燃料装荷量（インベントリー）を増大する
ことができる。

【００５３】なお、上記第１〜第５の実施形態において
は、中性子減速棒としてウォーターロッドを示したが、
これに限られない。すなわち、水ロッドのかわりに、水
素密度が高く中性子吸収断面積が小さな固体減速材（た
とえばジルコニウムハイドライド等）を封入した固体減
速棒を用いてもよく、これを用いた燃料集合体に対して
も同様の効果が得られる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料集合体内の燃料棒格子配列、さらに水ロッドと部分
長燃料棒の配置、濃縮度を最適化することで、中性子の
減速効果を熱的余裕を損なうことなく改善することがで
きる。したがって、高燃焼度化をめざした燃料集合体に
対して、反応度特性の低下を十分抑制しかつ熱的余裕の
低下を十分に抑制しつつ、燃料経済性を十分に向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による燃料集合体の水
平横断面配置図である。

【図２】図１に示された各燃料棒の濃縮度を表す図であ
る。

【図３】反応度制御性に対する減速材領域増大の効果を
解析比較検討した図である。

【図４】燃料経済性に対する減速材領域増大の効果を解
析比較検討した図である。

【図５】部分長燃料棒の配置位置が反応度制御性に及ぼ
す効果を解析比較検討した図である。

【図６】本発明の第２の実施形態による燃料集合体に備
えられる各燃料棒の濃縮度を表す図である。

【図７】本発明の第３の実施形態による燃料集合体の水
平横断面配置図である。

【図８】本発明の第４の実施形態による燃料集合体の水
平横断面配置図である。

【図９】本発明の第５の実施形態による燃料集合体の水
平横断面配置図である。

【図１０】従来の一般的な燃料集合体の縦断面図であ
る。

【図１１】図１０に示された燃料集合体の水平横断面配
置図である。

【符号の説明】

１ チャンネルボックス ２ 燃料バンドル ３ 上部タイプレート ４ 下部タイプレート ５ スペーサ ６ 燃料棒 ７ ウォーターロッド ８ 部分長燃料棒 １０５ チャンネルボックス １０６ 燃料棒 １０６Ａ 部分長燃料棒 １０７ ウォーターロッド ３０５ チャンネルボックス ３０６ 燃料棒 ３０６Ａ 部分長燃料棒 ３０７ ウォーターロッド ４０７ ウォーターロッド ５０５ チャンネルボックス ５０６ 燃料棒 ５０６Ａ 部分長燃料棒 ５０７ ウォーターロッド

フロントページの続き (72)発明者 小山 淳一 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全格子セル数がＴ個である正方格子状に
   配置された複数の燃料棒を備え、軽水を冷却材とする原
   子炉の炉心に装荷される燃料集合体において、 断面積が単位格子セルの断面積より大きな少なくとも１
   本の中性子減速棒と、燃料有効長が他の燃料棒より短い
   少なくとも１本の部分長燃料棒を有し、（ａ）前記中性
   子減速棒が占める格子セル数をＬ個としたとき、 ０．０６×Ｔ＜Ｌ＜０．１×Ｔ の関係を満足し、かつ、（ｂ）前記部分長燃料棒の本数
   をＲ本としたとき、 Ｒ＜Ｌ の関係を満足し、かつ、（ｃ）前記燃料集合体を前記部
   分長燃料棒上端で軸方向に二分割したときの、上部領域
   における平均濃縮度をＸ重量％、該上部領域における燃
   料棒の本数をＡ、前記部分長燃料棒の平均濃縮度をＥ重
   量％としたとき、 Ｘ−０．０２５（Ａ＋４）≧Ｅ の関係を満足することを特徴とする燃料集合体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の燃料集合体において、 前記正方格子状配列を、前記チャンネルボックスに面す
   る燃料棒群から中心方向に向かって層状に１層目２層目
   と数えるとき、１層目のみに前記部分長燃料棒が配置さ
   れ、２層目以上の層に前記中性子減速棒が配置されるこ
   とを特徴とする燃料集合体。
3. 【請求項３】 請求項２記載の燃料集合体において、 前記部分長燃料棒は、前記正方格子状配列の四隅にそれ
   ぞれ配置されていることを特徴とする燃料集合体。
4. 【請求項４】 請求項２記載の燃料集合体において、 前記部分長燃料棒に隣接する燃料棒は、すべて可燃性吸
   収物質を含まない燃料棒であることを特徴とする燃料集
   合体。
5. 【請求項５】 請求項２記載の燃料集合体において、 前記上部領域における平均濃縮度Ｘが４重量％以上であ
   り、かつ、 前記部分長燃料棒の少なくとも一部は、前記正方格子状
   配列における、四隅及び該四隅に隣接する位置に配置さ
   れていることを特徴とする燃料集合体。
6. 【請求項６】 請求項５記載の燃料集合体において、 前記部分長燃料棒に隣接しかつ前記正方格子状配列の１
   層目に配置される前記他の燃料棒を上下で軸方向に２分
   割したとき、上部領域より下部領域の平均濃縮度が高く
   なっていることを特徴とする燃料集合体。
7. 【請求項７】 請求項１又は６記載の燃料集合体におい
   て、 前記燃料棒に充填されている核燃料物質は、ウラン酸化
   物及びウラン・プルトニウム混合酸化物のうち少なくと
   も一方であることを特徴とする燃料集合体。
8. 【請求項８】 請求項１又は６記載の燃料集合体におい
   て、 前記部分長燃料棒の燃料有効長は、前記他の燃料棒の有
   効長の１／２以上３／４以下であることを特徴とする燃
   料集合体。
9. 【請求項９】 請求項１又は６記載の燃料集合体におい
   て、 前記中性子減速棒は水ロッドであることを特徴とする燃
   料集合体。
10. 【請求項１０】 請求項１又は７記載の燃料集合体にお
    いて、 前記正方格子状配列は、９×９配列より格子数の多い配
    列であることを特徴とする燃料集合体。